蘆勃

摘 要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠從根本上提升建筑的可靠性，并一定程度地提升建筑的經(jīng)濟(jì)性，本文主要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，從其重要意義、優(yōu)化方法、應(yīng)用價值等方面對其進(jìn)行了簡單探討。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方法；應(yīng)用價值

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化也是設(shè)計人員的重要研究課題。為了解決建筑與用地面積的矛盾、建筑本身屬性的內(nèi)部矛盾和理論知識與實際情況的矛盾，我們從建筑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的重要意義

社會文化和經(jīng)濟(jì)繁榮度的高速發(fā)展，使人類在追求建筑的居住舒適度、經(jīng)濟(jì)性、美觀程度時，還追求一定的個性化，這就需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化主要有以下幾個重要意義：

（一）降低建筑的施工成本

對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化時，在施工前考慮到了施工過程中會出現(xiàn)的一些問題，并提出一些有效的應(yīng)對方式，縮短了問題對工期的延誤時間，提前的應(yīng)對方案結(jié)合施工具體情況會使解決方案更合理高效和價格低廉；另外設(shè)計本身實施過程的花費會通過這種優(yōu)化大大降低，材料的使用、人工數(shù)量的控制、工序的先后順序，這些都會對成本造成巨大影響。例如高層的建造需要考慮地基的承受能力，需要對地基部分加大投資，如何協(xié)調(diào)底部和頂層的矛盾，加強(qiáng)兩者的聯(lián)系就需要用到建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

（二）提升建筑的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)價值

合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅能減低成本，還會對建筑整體的質(zhì)量有極大地提升，提升其經(jīng)濟(jì)價值。合理的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足用戶的居住或使用要求，并具有美觀的特性，最重要的要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境。在進(jìn)行設(shè)計時，就需要設(shè)計人員對這些因素進(jìn)行綜合考慮。例如對水電管進(jìn)行優(yōu)化、對建筑的上層部分進(jìn)行美觀化，就分別從經(jīng)濟(jì)價值和美觀程度對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方法

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個龐大的設(shè)計，在設(shè)計時我們需要將其進(jìn)行細(xì)化，分部分進(jìn)行設(shè)計，并注意各個部分的聯(lián)系，在設(shè)計時加強(qiáng)各部分的交流，增強(qiáng)建筑的整體性。結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化過程一般分為以下部分：

（一）概念設(shè)計優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計就是設(shè)計人員結(jié)合自身的理論知識和具體設(shè)計方案要求、施工環(huán)境對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計時要考慮到很多非唯一數(shù)值和不預(yù)測、不可抵抗因素。例如在對建筑進(jìn)行設(shè)計時，需要考慮它的抗震性能。地震的發(fā)生不能通過預(yù)測而進(jìn)行針對性的設(shè)計，所以在設(shè)計時，對每一個建筑都要加強(qiáng)其抗震性能，在一些地震多發(fā)地帶尤其要注意建筑的抗震性能，對這些因素進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化就是概念設(shè)計優(yōu)化。

（二）模型設(shè)計優(yōu)化

在進(jìn)行設(shè)計概念的優(yōu)化后，對于模型的建造也要進(jìn)行優(yōu)化。第一點，在選取設(shè)計變量時，需要選取變化量較少且整體含量較少但基本的數(shù)值作為參考標(biāo)準(zhǔn)，這一優(yōu)化降低了設(shè)計難度，增強(qiáng)了設(shè)計可靠性；第二點對于聯(lián)系較大的因素建立對應(yīng)函數(shù)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計分析，目的在于降低施工成本，減低設(shè)計出錯概率，這一優(yōu)化對于建筑的整體性進(jìn)行了加強(qiáng)，并減少了設(shè)計工作量和施工工作量；第三點是衡量結(jié)構(gòu)的工作條件，建筑的工作環(huán)境往往復(fù)雜且多變，對于具體的施工項目需要考慮建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、各部位的受力限制、整體結(jié)構(gòu)的剛性以及各個單元的可塑性和規(guī)格等多個方面，這就需要設(shè)計者考慮建筑的使用環(huán)境和施工環(huán)境，對結(jié)構(gòu)和約束條件進(jìn)行分析，從而優(yōu)化整體設(shè)計。這一優(yōu)化極大地提升了建筑結(jié)構(gòu)的合理性、可靠性和穩(wěn)定性。

（三）數(shù)據(jù)算法、函數(shù)關(guān)系的選擇

在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要選取合適的計算方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，合理的函數(shù)關(guān)系減少設(shè)計量。這就要對計算進(jìn)行精簡，提升函數(shù)的科學(xué)性和實際應(yīng)用價值。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化內(nèi)容

在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化時，主要從以下幾方面進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容：

（一）提升建筑的使用壽命

使用期限是建筑的一個重要元素，這就需要設(shè)計者對施工環(huán)節(jié)的每一個步驟進(jìn)行優(yōu)化，對建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性進(jìn)行加強(qiáng)提升，并結(jié)合其經(jīng)濟(jì)性在一定限度內(nèi)提升建筑的使用壽命。

（二）協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)的局部和整體的關(guān)系

對龐大的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分層、分部分設(shè)計能夠提升設(shè)計效率。對于各個層和各個不同部位的關(guān)系要進(jìn)行深入分析，協(xié)調(diào)好局部之間的關(guān)系才能提升整體的可靠性。對不同部分進(jìn)行設(shè)計時，除了考慮其使用要求和施工難易度外，還需要與其他各個關(guān)聯(lián)部分進(jìn)行綜合考慮。局部的簡單拼湊會使整體結(jié)構(gòu)不科學(xué)，只有將其有機(jī)結(jié)合才能成就一個優(yōu)良的整體建筑結(jié)構(gòu)。

（三）優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的整體協(xié)調(diào)性

除了各個部分的聯(lián)系需要考慮，建筑整體的協(xié)調(diào)也需要加強(qiáng)。例如各個部件的緊密結(jié)合要滿足整體建筑的使用要求；建筑的美觀和經(jīng)濟(jì)性有一定的矛盾，建筑的安全性能和經(jīng)濟(jì)性有一定的矛盾；建筑的功能多樣性和結(jié)構(gòu)合理有一定的矛盾，緩解或消除這些矛盾就提升了建筑整體的協(xié)調(diào)性。

（四）優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑占地面積的減少使得人類將生存空間向上擴(kuò)展，越來越多的高層建筑涌現(xiàn)，這就需要設(shè)計人員加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。上層建筑的安全性能是第一考慮因素，第二是：經(jīng)濟(jì)因素，其次是：美觀程度。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，要提升結(jié)構(gòu)的合理性提升安全性能，主要考慮其力學(xué)性能和化學(xué)性能，例如其抗震程度在力學(xué)性能中的考慮；經(jīng)濟(jì)因素如合理地降低鋼筋材料的使用可以提高其性價比；美觀因素則需要對用戶視覺需求進(jìn)行調(diào)查，并需要設(shè)計師具有一定的審美能力和美學(xué)表達(dá)能力。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化應(yīng)用

對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用提升了建筑的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了其可靠性，主要在下面這兩方面具有較高的應(yīng)用價值：

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作

建筑的前期設(shè)計直接決定了建筑的質(zhì)量和性價比。第一，前期優(yōu)化工作的實施會使整個施工過程順暢，能夠縮短施工工期；第二，這些前期優(yōu)化工作能夠降低施工難度，從而減少施工成本；第三，科學(xué)的優(yōu)化會對材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇；第四，對于用戶的特殊要求、建筑需要滿足的一些功能或其美觀屬性都需要在前期進(jìn)行考慮。

（二）對概念設(shè)計和具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

概念設(shè)計的優(yōu)化主要表現(xiàn)在設(shè)計人對一些不可預(yù)測、不可抵抗的因素進(jìn)行考慮，進(jìn)行相關(guān)的特性增強(qiáng)。例如地震、水災(zāi)等，地震高發(fā)地帶一般采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，雨水充沛地帶一般頂部的雨水處理能力較強(qiáng)。

（三）對地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

建筑的地基直接決定了建筑的穩(wěn)固程度，對地基的設(shè)計優(yōu)化能夠在保證其安全性能的同時，增強(qiáng)其經(jīng)濟(jì)性（性價比），對于層數(shù)、高度不同的建筑，對地基的設(shè)計也有很大的改變，這就需要設(shè)計人員對建筑的占用面積和樓層高度進(jìn)行協(xié)調(diào)，優(yōu)化地基設(shè)計。

結(jié)語

通過本文的研究，我們簡單了解了建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法和具體應(yīng)用，從優(yōu)化內(nèi)容、優(yōu)化應(yīng)用等發(fā)面研究了其經(jīng)濟(jì)價值、安全價值和美觀價值，希望對我國的建筑行業(yè)能夠有一定的借鑒價值。

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